摘 要:采用环氧树脂作为透水性混凝土的改性剂, 对改性的透水性混凝土的强度、孔隙率及透水系数等指标进行了试验分析, 结果表明掺加环氧树脂对透水性混凝土性能的改进具有明显的作用。
关键词:透水性混凝土 环氧树脂 改性 抗压强度
1 引言
与传统的混凝土相比透水性混凝土最大的特点是具有15 % ～30 %的连通孔隙而具有透气性和透水性, 它可减少交通噪音, 对调节城市空气的温度和湿度、维持地下土壤的水位和生态平衡具有重要作用。上世纪九十年代以来, 国内对透水性混凝土虽进行了研究, 但由于其抗压强度较低, 加上人们的认识还有限, 以及工程地基状况、施工方法等原因, 到目前为止尚未达到实际应用的程度。因此, 对透水性混凝土的研究和开发一直受到国内外工程界的高度重视。
2 结构特点
透水性混凝土是由水、水泥、粗骨料组成的, 采用单粒级粗骨料作为骨架, 以水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面而形成多孔胶结结构, 孔径大多超过1 mm, 因此具有良好的透水性和透气性, 同时还能吸收噪音, 减轻环境污染[ 1 ]。
3 材料与试验
3.1 材料
(1) 水泥为P.0 42.5R水泥。
(2) 粉煤灰为电厂Ⅰ级粉煤灰, 成分见表1, 性能分析见表2。用球磨机粉磨45 min后, 密度为2.43g/ cm3 , 比表面积为342.89 m2 /kg。
(3) 碎石为碎石场生产的16 ～20 mm、10 ～20mm的单粒级碎石。
(4) 树脂为环氧树脂, 稀释剂为丙酮, 固化剂为环氧树脂固化剂( JA - 1) , 粉煤灰激发剂为酸性激发剂x。
3.2 配比设计[ 2 ] , [ 3 ]
(1) 材料。采用环氧树脂作为改性剂, 对单一粗径骨料, 通过水泥、粉煤灰等胶凝材料粘结而形成的多孔混凝土进行改性, 以改善粘结界面, 达到增大混凝土强度及改善混凝土性能的目的。
(2) 水灰比。研究表明, 在保证最佳用水量的情况下, 多孔混凝土的强度在一定范围内随着水泥用量的增加而增长。水灰比过大、过小, 即水泥浆太稀、太稠, 都不能均匀包裹粗骨料表面而影响强度。太稀浆液, 还下淌混凝土底部, 阻塞孔隙连通[ 2 ] , 一般合适的水灰比介于0.25～0.40之间。
(3) 灰骨比。增大灰骨比, 可有效提高多孔混凝土的强度, 但减弱透水性。因此, 在保持合理透水性的前提下, 尽可能提高水泥用量, 合适的灰骨比按重量计一般在1 /4～1 /6之间。
3.3 试验操作
先将全部骨料及1 /3的水加入搅拌机中预拌, 再加入水泥、粉煤灰及环氧树脂溶液和水进行搅拌, 这样的投料顺序和搅拌程序可以使骨料表面形成均匀厚度的水泥浆层, 以保证混凝土的强度和透水性。试验采用的配比见表3。
4 结果与分析
4.1 结果
孔隙率与强度试验结果见表4。
4.2 分析
抗压强度与孔隙率关系见图1。
从图1 ( a) 可以看出, 胶凝材料用量不变, 水胶比在较高水平(大于0.38) 变化下与在较低水平(小于0.38) 变化下, 孔隙率与抗压强度的关系存在明显差异。比较图1 ( a) 与图1 ( b) 可以看出: ①胶凝材料用量对孔隙率的影响比水胶比对孔隙率的影响更显著; ②水胶比不变的情况下, 抗压强度与胶凝材料用量变化导致的孔隙率变化近似线性反比关系。
4.3 环氧树脂的影响
结合表3、表4可以看出:
(1) 掺加环氧树脂, 增强了胶凝材料与骨料之间的粘结强度及增加了粘结点的数目, 使得混凝土的强度有所提高, 但透水系数有一定程度的降低;
(2) 随着环氧树脂掺量的增加, 28 天抗压强度呈线性增长, 透水系数呈线性下降趋势。因此, 环氧树脂掺量应控制在一定范围, 一般宜为胶凝材料总量的3 % ～5 %;
(3) 随着环氧树脂掺量的增加, 混凝土的孔隙率呈下降趋势, 说明环氧树脂对于填充混凝土内部的小孔隙具有明显的作用。
5 结论
(1) 掺入环氧树脂可以明显改善透水性混凝土的粘结界面, 使透水性混凝土的强度明显提高。
(2) 随着环氧树脂掺量的加大, 透水性混凝土的孔隙率呈线性下降, 所以应控制环氧树脂的掺量,一般宜为胶凝材料总量的3 % ～5 %。
(3) 作为改性剂加入的环氧树脂, 其配制黏度在0.2～0.5 MPa·S为宜。
参考文献:
[1] 孟宏睿. 无砂透水混凝土的试验研究. 混凝土与水泥制品, 2004,(10) : 43 - 44.
[2] 孟宏睿. 透水性混凝土配合比正交设计方法. 陕西工学院学报, 2004,(6) : 31 - 34.
[3] 蒋正武, 孙振平, 王培铭. 若干因素对多孔透水混凝土性能的影响.建筑材料学报, 2005, (10) : 515 - 517.
